[发明专利]多点注气地下气化炉及多点注气地下气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多点注气地下气化炉及多点注气地下气化方法，属于煤炭地下气化技术领域。

背景技术

煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。气化工作面是气化炉内气化剂与煤层发生燃烧气化反应生产煤气的主要区域，通常情况下，一个气化炉有一个以上的气化工作面，每个工作面有一个以上的注气点。气化工作面的气化剂由进气井注入，注气点的布置及注气控制决定了气化工作面的产气品质及产量，气化炉的注气点布置与注气控制是地下气化成败的关键。

现有技术中，美国的受控注入点后退气化工艺(简称：CRIP工艺)是把定向钻和反向燃烧结合在一起，首先打出竖直钻孔作为产气井，再打定向钻孔到达煤层后，继续沿煤层底板打水平钻孔，直至水平钻孔与出气孔相交，然后在定向钻孔中放置支护套管。开始气化时，采用移动点火器在靠近出气孔的注气点点火，点火后烧掉一段支护套管并点燃煤体，控制注气气化直至煤气组分显著下降时，调节注入点，使其后退至相当于一个燃空区长度的距离，再点火烧掉一段套管形成新的燃烧气化区，如此逐段向定向钻井的煤点移动，从CRIP工艺的整个过程分析可知，其气化工作面是通过拖动连续管及点火器，实现重复点火燃烧并气化产气的过程，工作面产气为注气点的后退及控制注气气化产气。

由于上述CRIP工艺具只有一个注气通道，而单个注气通道致使气化工作面小，必然直接导致其较小的产量规模；又由于此工艺是间歇性重复点火，在点火过程中，气化炉的温度场就会有波动，容易造成产品气体组分的波动，使产品的组分不稳定。

发明内容

本发明的实施例提供一种多点注气地下气化炉及应用其的气化方法，能够解决气体产品产量低及其组分波动大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种多点注气地下气化炉，沿煤层产状设有至少两个平行布置的注气井，所述注气井内设置有可控连续注气装置，所述可控连续注气装置的连续管的一端与气化剂输配管连接，另一端置于气化炉工作面的注气点处，距离所述注气井通道内初始注气点的末端附近设有至少一个出气井。

进一步的，所述可控连续注气装置为连续油管注气装置或拉管式注气装置。

进一步的，所述注气井的水平通道之间的间距为0.5～4倍的煤层采高。

进一步的，所述注气井内位于煤层段的通道为裸孔结构。

优选的，所述裸孔内设有支护筛管。

一种多点注气地下气化方法，采用上述多点注气地下气化炉，包括如下步骤：

步骤一、建立多点注气地下气化炉的进气井、点火区和出气通道，在可控连续注气装置的连续管内注入含氧气化剂，并对所述注气井内的初始注气点进行引火；

步骤二、引火成功后，调整注气工艺参数直至得到符合要求的煤气组分和热值，连续注气生产合格煤气；

步骤三、观测煤气组分和热值，当煤气的有效组分和热值中的任何一个参数值下降超过20％时，向后拖动可控连续注气装置的连续管，以朝后退方向调整注气井内注气点的后退位置，并观测气化煤气组分和热值恢复情况，使注气点在回退过程中也始终保持点燃反应状态；

步骤四、当注气点后退至距离引火区超过1倍的初次垮落步距时，判断煤层顶板岩石垮落、沉降位移对燃空区的填充情况；

步骤五、当所述燃空区的顶板初次垮落填充形成后，重复步骤三，在稳定气化产气前提下，继续朝后退方向调整注气井内注气点的位置，直至所述注气点后退至注气井的入煤点位置处，地下工作面气化生产结束。

所述后退方向是指：注气井内可控连续注气装置的连续管的回退方向。

进一步的，所述含氧气化剂的氧浓度不小于20％。

进一步的，所述引火时的所述气化剂流量不大于3000Nm³/h。

优选的，所述引火时的所述气化剂流量范围为800-2000Nm³/h。

进一步的，所述含氧气化剂的组分为富氧，或为富氧-水，或为富氧-水蒸气，或为纯氧-水，或为纯氧-水蒸气。

进一步的，所述注气井与所述可控连续注气装置的连续管之间的环空区域通入不含氧的气化剂，所述不含氧的气化剂为二氧化碳或氮气。